KR20080084660A - Opto-electric-bus module and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광전버스 모듈 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 칩 간의 광통신 및 전기통신을 동시에 제공하는 광전버스 모듈 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical bus module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an optical bus module and a method for manufacturing the same, which simultaneously provide optical and electrical communication between semiconductor chips.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT 차세대핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 2006-S-073-01, 과제명: 휴대 단말기용 나노 플렉시블 광전배선 모듈]The present invention is derived from a study conducted as part of the IT next generation core technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Telecommunications Research and Development. [Task Management Number: 2006-S-073-01, Title: Nano-Flexible Photoelectric for Mobile Devices] Wiring module]
휴대용 정보통신용 기기에 내장되는 반도체 소자 기술의 발전은 대용량의 정보를 빠르게 모니터, 하드디스크, 메모리 등에 전송할 수 있는 정보전송 기술을 요구하고 있다.The development of semiconductor device technology embedded in portable information communication devices demands an information transmission technology capable of quickly transferring a large amount of information to a monitor, hard disk, and memory.
더욱이 최근의 핸드폰과 같은 휴대 단말기 들은 과거의 음성 정보뿐만 아니라 화상 및 동영상 정보들을 빠르게 처리할 수 있는 반도체 칩 간의 고속 인터커넥션 기술을 요구하고 있다.Moreover, recent portable terminals such as mobile phones require high speed interconnection technology between semiconductor chips capable of processing image and video information as well as past voice information.
이러한 기술 발전에 따라, 반도체 칩 간의 고속 인터커넥션을 위해 기존의 전기도선이 갖는 신호무결성 문제, 크로스톡, EMI 등의 한계를 극복할 수 있는 광 인터커넥션 기술이 대두되고 있으며, 다양한 광 커넥터(optical connector)를 이용하는 반도체 칩 간의 광통신 구조 및 방법들이 개발되었다.With the development of this technology, optical interconnection technologies are emerging to overcome the limitations of signal integrity problems, crosstalk, EMI, etc. of the existing electric conductors for high-speed interconnection between semiconductor chips, and various optical connectors Optical communication structures and methods between semiconductor chips using connectors have been developed.
그러나, 광 커넥터를 이용하는 전통적인 병렬 광 인터커넥션 기술은 광전소자(발광소자 내지 수광소자)와 광섬유 간의 정교하고 견고한 광결합이 자유로이 구성되었다가 필요에 따라 해체될 수 있는 착탈식 광 커넥터 기술을 요구한다.However, traditional parallel optical interconnection techniques using optical connectors require a removable optical connector technique that can be freely constructed and dismantled as needed, with precise and robust optical coupling between the optoelectronic device (light emitting device) and the optical fiber.
그러나 착탈식 광 커넥터 기술은 반복적인 착탈 과정에서 광전소자와 광섬유 간의 광정렬이 틀어질 수 있는 가능성이 높아 광결합 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 광결합 효율의 저하는 계속해서 전송되는 정보의 손실 또는 전송에 문제를 일으킬 수 있다. However, the detachable optical connector technology has a high possibility that the optical alignment between the optoelectronic device and the optical fiber may be distorted in a repetitive detachable process, thereby degrading the optical coupling efficiency. In addition, a decrease in the optical coupling efficiency may cause a problem in the loss or transmission of information that is continuously transmitted.
광전소자와 광섬유 간의 정교하고 견고한 광정렬을 위해 보다 견고하고 튼튼한 광 커넥터들이 개발되었지만, 이러한 방법은 광 커넥터의 크기가 커지는 문제점이 있다. 광 커넥터 사이즈의 크기 증가는 광 커넥터를 이용하는 광통신 전체 모듈 및 시스템의 부적절한 공간활용을 초래할 수 있다.More robust and robust optical connectors have been developed for precise and robust optical alignment between optoelectronic devices and optical fibers, but this method has a problem in that the size of the optical connector is increased. Increasing the size of the optical connector size can result in inappropriate space utilization of the entire optical communication module and system using the optical connector.
또한, 최근의 반도체 칩 간의 통신은 기존의 고속 광통신뿐만 아니라 기존의 저속 전기통신도 함께 구성되도록 요구하고 있으며, 전송길이의 증가 및 반도체 칩의 소형화에 따라, 기존의 PCB 기판을 이용한 반도체 칩 사이의 전기통신은 PCB 기판의 두께 및 공간에 대한 고려 때문에 충분한 소형화가 어려운 실정이다.In addition, the recent communication between semiconductor chips requires not only the existing high speed optical communication but also the existing low speed electric communication, and according to the increase in the transmission length and the miniaturization of the semiconductor chip, between the semiconductor chips using the existing PCB substrate. Telecommunication is difficult to miniaturize due to consideration of the thickness and space of the PCB substrate.
본 발명은 반도체 칩 간 광통신 및 전기통신을 동시에 제공하는 간단하고 견고한 광전버스 모듈 및 그 제작방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention has been made in an effort to provide a simple and robust photoelectric bus module and a method of manufacturing the same, which simultaneously provide optical communication and electric communication between semiconductor chips.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광전버스 모듈의 일 실시예는, 광도파로 및 적어도 하나의 제 1 전기배선이 삽입된 구조물의 하부에 요(凹)부형 미세구조물 및 철(凸)부형 미세구조물 중 적어도 하나가 형성되어 있는 광전배선부; 및 상기 광전배선부에 형성된 미세구조물에 대응되는 부위에 철부형 미세구조물 또는 요부형 미세구조물이 형성되고, 광전소자가 실장되고, 반도체 칩과의 전기접속을 위한 적어도 하나의 제 2 전기배선이 형성되는 광학벤치;를 포함한다.One embodiment of the optical bus module according to the present invention for achieving the above technical problem, the microstructure and iron-shaped microstructures in the lower portion of the structure in which the optical waveguide and at least one first electrical wiring is inserted A photoelectric wiring part in which at least one of the structures is formed; And an iron-shaped microstructure or recessed microstructure in a portion corresponding to the microstructure formed in the photoelectric wiring portion, a photoelectric device is mounted, and at least one second electrical wiring for electrical connection with the semiconductor chip is formed. It includes; optical bench.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광전배선부 제작방법의 일 실시예는, 자외선 경화성 고분자 재료를 기판에 도포하고 자외선으로 경화하여 하부 클래드를 형성하고, 상기 하부 클래드의 상부에 광도파로 및 전기배선을 형성하는 단계; 상기 하부 클래드 위에 자외선 경화성 고분자 재료를 도포하여 상부 클래드를 형성하고, 철부형 미세구조물이 형성된 자외선 투과성 몰드를 상기 상부 클래드에 압착하고 자외선으로 경화하는 단계; 및 상기 몰드를 상기 상부 클래드로부터 이격하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of fabricating an optoelectronic wiring part according to the present invention may be achieved by applying an ultraviolet curable polymer material to a substrate and curing it with ultraviolet rays to form a lower cladding, and an optical waveguide and an electricity on the lower cladding. Forming a wiring; Applying an ultraviolet curable polymer material on the lower clad to form an upper clad, and compressing the UV-transmissive mold having the iron-shaped microstructure on the upper clad and curing with ultraviolet light; And separating the mold from the upper clad.
상기 기술적 고제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광전배선부 제작방법의 다른 실시예는, 자외선 경화성 고분자 재료를 기판에 도포하고 자외선으로 경화하여 하부 클래드를 형성하고, 상기 하부 클래드의 상부에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 하부 클래드 위에 자외선 경화성 고분자 재료를 도포하여 상부 클래드를 형성하고, 요부형 미세구조물이 형성된 자외선 투과성 몰드를 상기 상부 클래드에 압착하고 자외선으로 경화하는 단계; 상기 몰드를 상기 상부 클래드로부터 이격하는 단계; 및 상기 상부 클래드에 전기배선을 형성하는 단계;를 포함한다.Another embodiment of the method for manufacturing the photoelectric wiring portion according to the present invention for achieving the technical solidification, by applying an ultraviolet curable polymer material to the substrate and cured with ultraviolet rays to form a lower clad, the optical waveguide formed on top of the lower clad Making; Applying an ultraviolet curable polymer material on the lower clad to form an upper clad, compressing an ultraviolet-transmissive mold having recessed microstructures to the upper clad and curing with ultraviolet light; Separating the mold from the upper clad; And forming an electrical wiring on the upper cladding.
본 발명에 의하면 수동적으로 견고한 광결합을 유지하면서 저속의 전기통신도 함께 제공되는 광전버스 모듈을 통해, 반도체 칩 간의 광 통신 및 전기통신을 동시에 완성할 수 있다.According to the present invention, the optical communication between the semiconductor chips and the electrical communication can be completed at the same time through the optical bus module that is also provided with low-speed electrical communication while maintaining passive optical coupling.
이하 첨부한 도면을 사용하여 본 발명에 의한 광전버스 모듈 및 그 제작방법을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an optical bus module and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of an optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 광전버스 모듈은 크게 광전송신부(100), 광전수신부(200) 및 광전배선부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the photoelectric bus module according to the present invention includes a light transmission and
광전송신부(100)는 PCB 기판(101), 광전소자 드라이브(102), 광학벤치(103), 광학벤치 상에 형성된 발광소자(104)로 구성된다. 실리콘 벤치에 철부(凸部)형 미세구조물(106)이 형성되며, 철부형 미세구조물(106) 일부의 상부면과 광학벤치(103) 상에는 전기배선(107)이 형성된다.The
광전수신부(200)는 PCB 기판(201), 광전소자 엠프(202), 광학벤치(203), 광학벤치 상에 형성된 수광소자(204)로 구성된다. 광학벤치(203)에는 철부형 미세구조물(206)이 형성되면, 철부형 미세구조물(206)의 상부면과 광학벤치(203) 상에는 전기배선(207)이 형성된다. 즉, 광전송신부 및 광전수신부의 모양은 대칭적이다. The
광전배선부(300)는 광도파로(301), 전기배선(302) 및 요부(凹部)형 미세구조물(303)로 구성되며, 일부 요부형 미세구조물의 하부에는 전기배선(302)이 개방되어 형성되어 있다. The
도 2a 내지 도 2c는 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광전송신부를 보다 자세하게 보여주는 도면이다.2A to 2C are views illustrating in detail the optical transmission and reception unit of the optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 광전배선부(300)는 플렉서블(flexible)한 고분자 구조물(304)에 삽입된 광도파로(301), 전기배선(302) 및 요부형 미세구조물(303)을 포함할 수 있다. 전기배선(302)의 끝은 요부형 미세구조물(303)의 바닥면에서 개방되어 있다. Referring to FIGS. 2A and 2B, the
광전송신부(100)에는 기판(101)위에 실장된 광전소자 드라이브(102) 및 광학벤치(103)가 형성되어 있다. 광학벤치(103)에는 광전소자(104), 넓은 요부(105)가 형성되어 있으며, 넓은 요부(105)에는 철부형 미세구조물(106)이 형성되어 있으며 철부형 미세구조물(106)의 상부에 형성된 전기배선(107)은 광학벤치(103)의 상부면까지 형성되어 있다. The
전기배선(107, 108, 및 109)은 각각 전기통신용 전기배선(107), 광소자용 전기배선(108) 및 통합전기배선(109)의 3종류가 형성되어 있다.The
광전소자(104)는 발광소자 또는 수광소자이다. 전기배선(107)의 끝은 철부 미세구조물(106)의 상부까지 연장되어 형성되어 있다.The
광전배선부(300)에 형성된 요부 미세구조물(303)이 광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 형성된 철부 미세구조물(106)에 수직방향으로 플립-칩 결합 방식에 의해 삽입됨으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301)는 자동적으로 수직/수평 방향으로 광결합된다. The
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 철부 미세구조물(106)의 상부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 요부 미세구조물(303)의 하부에 형성된 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속된다. In addition, the
도 2b를 참조하면, 광전배선부(300)의 요부 미세구조물(303)과 광학벤치(103)의 철부 미세구조물(106)을 피라미드형 구조물로 형성하여 요부형 및 철부형 미세구조물의 결합에 있어서 수직 방향의 플립-칩 결합 방식을 적용할 수 있다. Referring to FIG. 2B, the
도 2c를 참조하면, 광전배선부(300)에 형성된 요부형 미세구조물(303)과 광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 형성된 철부형 미세구조물(106)의 결합에 있어서, 도 2b의 피라미드형 요부형 미세구조물(303)과 철부형 미세구조물(106)을 이용하는 수직 방향 플립-칩 결합 방식 대신, 요부형 미세구조물(303)과 철부형 미세구조물(106)의 형태를 사각 기둥 모양으로 형성하여 광전배선부(300)가 광학벤치에 수평방향으로 진행하면서 슬라이딩 형태로 결합하도록 설계할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 광도파로(301)와 광전소자(104)사이의 광정렬 거리를 용이하게 조절할 수 있다.Referring to FIG. 2C, in the combination of the
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.3A to 3E are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 3a는 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광학벤치(103)가 광전결합된 구성이다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)은 광학벤치의 철부형 미세구조물(106)에 접속되어 광정렬 및 전기접속이 동시에 완성된다. 3A is a configuration in which the
도 3b 및 3c는 도 3a의 A-A' 단면을 보여준다. 3B and 3C show the AA ′ cross section of FIG. 3A.
도 3b를 참조하면, 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물은 전기배선(302)이 형성된 요부형 미세구조물(303)(이하, '제 1 요부 미세구조물'이라 한다.)과 전기배선이 형성되지 않은 요부형 미세구조물(305)(이하, '제 2 요부 미세구조물'이라 한다.)을 포함한다.Referring to FIG. 3B, the recessed microstructure of the
광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 도시된 철부형 미세구조물 또한, 전기배선(107)이 형성된 철부형 미세구조물(106)(이하, '제 1 철부 미세구조물'이라 한다.)과 전기배선이 형성되지 않은 철부형 미세구조물(111)(이하, '제 2 철부 미세구조물'이라 한다.)을 포함한다.The iron-shaped microstructure shown in the
광전배선부(300)의 제1 요부형 미세구조물(303)과 제2 요부형 미세구조물(305) 사이에 광도파로(301)가 형성될 수 있다.An
제1 요부형 미세구조물(303)의 요부면에는 광학벤치(103)의 제1 철부형 미세구조물(106)의 철부면에 형성된 전기배선이 삽입될 수 있는 공간(306)과 전기배선(302)이 함께 구비되어 있을 수 있다. 이때, 광도파로(301)와 전기배선(302)의 수평 위치는 동일하거나, 동일하지 않은 수 있다.In the recessed surface of the first recessed
도 3c를 참조하면, 제1 요부형 미세구조물(303)은 제1 철부형 미세구조물(106)에, 제2 요부형 미세구조물(305)은 제2 철부형 미세구조물(111)에 접속된다.Referring to FIG. 3C, the first
광전배선부(300)에 형성된 제2 요부형 미세구조물(305)과 광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 형성된 제2 철부형 미세구조물(111)이 서로 결합하여, 광전소자(104)와 광도파로(301)의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The second
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 철부형 미세구조물(106)의 철부면에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 요부형 미세구조물(303)의 요부면에 형성된 전기배선(302)이 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the
이때, 제2 요부형 미세구조물(305)과 제2 철부형 미세구조물(111)는 광전배선부(300)의 광도파로(301)와 광전소자(104) 간의 수직 및 수평 광정렬에 사용된다.In this case, the second recessed
제2 철부형 미세구조물(111)과 제2 요부형 미세구조물(305)의 높이를 조절하면, 광학벤치(103)에 안착되는 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 높이를 조절할 수 있다. 아울러, 제2 요부형 미세구조물(305)과 제2 철부형 미세구조물(111)의 위치를 조절하면, 광학벤치(103)에 안착되는 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 수평 위치를 조절할 수 있다. By adjusting the heights of the second
제1 요부형 미세구조물(303) 및 제1 철부형 미세구조물(106)의 결합은 각각 요부면과 철부면에 형성된 전기배선(302, 107)의 전기접속을 이룬다.The combination of the first
제1 철부형 미세구조물(106)의 상부에 형성된 전기배선(107)은 어느 정도의 두께를 갖는다. 따라서 광전배선부(300)와 광학벤치(103)가 결합할 때 광도파로와 광전소자 간의 높이가 변화될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 요부형 미세구조물(303)에는 제1 철부형 미세구조물(106)의 전기배선(107)이 삽입되는 공간(306)을 구비한다.The
즉, 광전배선부(300)가 광학벤치(103)에 결합될 때 공간(306)이 전기배선(107)을 수용함으로써, 제2 요부형 미세구조물(304)과 제2 철부형 미세구조물(111)의 결합시 구성되는 광도파로와 광전소자 사이의 높이를 일정하게 유지시켜 광결합 효율을 변화시키지 않는다.That is, when the
또한, 광전배선부(300)는 상부 클래드(304-2) 및 하부 클래드(304-1)의 두 개의 층으로 구성된다. 전기 배선이 형성되어 있지 않은 요부형 미세구조물(305)의 요부면은 두 클래드 층이 만나는 면에 위치한다. 광학벤치에는 광전배선부(300)의 상부 클래드(304-2)에 형성된 미세구조물들과 대응되는 미세구조물들이 형성된다. In addition, the
도 3d 내지 3f는 도 3a의 B-B' 단면을 보여준다.3d to 3f show the cross-section B-B 'of FIG. 3a.
도 3d 내지 3f를 참조하면, 광전배선부(300)에 형성된 제1 요부형 미세구조물(303)이 광전송신부(100)의 광학벤치(103)의 제1 철부형 미세구조물(106)에 삽입됨으로써, 광전소자(104)의 엑티브영역(110)과 광도파로(301)가 자동적으로 수직방향으로 광결합된다.3D to 3F, the first recessed
또한, 광결합시 광학벤치(103)의 제1 철부형 미세구조물(106)의 윗부분에 형 성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 제1 요부형 미세구조물(303)의 바닥면에 형성된 전기배선(302)이 접속된다.In addition, the bottom surface of the first recessed
도 3f를 참조하면, 광전소자(104)에서 발생된 광신호(1000)는 광전배선부(300)에 형성된 광도파로(301)로 직접 전달되어 도 1의 광전수신부(200)로 진행된다.Referring to FIG. 3F, the
또한, 광전송신부(100)의 일부 반도체 칩으로부터 발생된 전기신호(2000)는 제1 철부형 미세구조물(106)의 전기배선(107)에 전달되고 계속하여 광전배선부(300)의 제1 요부형 미세구조물(303)에 형성된 전기배선(303)를 따라서 진행하여 도 1의 광전수신부(200)로 전달된다. In addition, the
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.4a and 4b show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 4a는 광전소자(104)가 광전배선부(300)에 구비된 렌즈(307)을 통해 집광된 광원을 광도파로(301)에 공급함으로써 보다 효율이 높은 광결합을 제공하는 실시예이다.FIG. 4A illustrates an embodiment in which the
도 4b는 광전배선부(300)에 렌즈(307) 및 편광기(308)를 더 구비한 실시예이다. 금속 광도파로의 광전송을 이론적으로 설명하는 표면플라즈몬 폴라리톤의 여기를 위해서는 TM모드의 광을 입사시켜야 한다.4B illustrates an embodiment in which the
만약 발광소자(예를 들어, VCSEL)에서 발생된 광이 TM모드를 포함하지 않거나 TE모드 만을 발생시키는 경우에는 편광기(308)를 이용하면, 발광소자에서 발생된 TE모드 광을 TM 모드로 변환하여 광도파로의 표면플라즈몬 폴라리톤 여기에 필 요한 TM모드의 광을 입사시킬 수 있다.If the light generated by the light emitting device (for example, VCSEL) does not include the TM mode or generates only the TE mode, the
도 5는 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다5 shows another embodiment of an optical bus module according to an embodiment of the invention
도 5의 구성은 도 2 내지 도 3에서 서술한 모든 구성요소를 포함한다. 다만, 광전송수신부(100,200)의 광학벤치(103)에 형성된 철부형 미세구조물(106)에는 전기배선이 형성되어 있지 않다. 이에 더하여, 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)에도 전기배선가 형성되어 있지 않다. The configuration of FIG. 5 includes all the components described in FIGS. 2 to 3. However, the electric wire is not formed in the convex-
따라서, 광학벤치(103)의 철부형 미세구조물(106)과 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)의 결합을 통해 광전소자(104)와 광도파로(301)의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬 만이 완성된다. 이때, 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)과 광학벤치(103)의 철부형 미세구조물(106)을 피라미드형 구조물로 형성하여 도 2b와 같이 결합할 수 있다.Therefore, through the combination of the concave-
도 6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.6a to 6d show another embodiment of the opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 6a를 참조하면, 광전송수신부(100 또는 200)에는 기판(101)위에 실장된 광전소자 드라이브(102), 및 광학벤치(103)가 형성되어 있다. 광학벤치(103)에는 광전소자(104), 넓은 요부(105)가 형성되어 있다. 광전소자(104)는 발광소자 또는 수광소자이다. 광전배선부(300)에는 광도파로(301)가 형성되어 있다. Referring to FIG. 6A, the
도 6b 내지 6d를 참조하면, 광전배선부(300)는 광학벤치의 넓은 요부(105)에 삽입됨으로써 광전소자(104)의 엑티브영역(110)과 광도파로(301) 사이의 광정렬을 완성한다. 이때, 광전배선부(300)의 높이와 폭을 조절함으로써 광전소자(104)의 엑 티브영역(110)과 광도파로(301) 사이의 광정렬 정밀도을 조절할 수 있다. 6B to 6D, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.7 shows another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 7의 구성은 도 2내지 도 3에서 서술한 모든 구성요소를 포함한다. 다만, 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)에 넓은요부(105)가 형성되어 있지 않다. The configuration of FIG. 7 includes all the components described in FIGS. 2 to 3. However, the
광전배선부(300)에 형성된 요부형 미세구조물(305)과 광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 형성된 철부형 미세구조물(111)이 서로 결합함으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301) 사이의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The recessed
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 철부형 미세구조물(106)의 상부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 요부형 미세구조물(303)의 하부에 형성된 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.8A and 8B show another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 8a 및 8b의 광전버스 모듈의 구성은 도 2내지 도 3에서 서술한 모든 구성요소를 포함한다. 다만, 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)에는 넓은 요부 (105)가 형성되어 있지 않으며, 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 단면에 45도 반사경(309)이 더 구비되어 있다. 이는 광전소자(104)가 수직발광 또는 수직수 광하는 VCSEL 또는 PD를 사용하는 경우에 적용할 수 있는 실시 예이다. The configuration of the opto-bus module of FIGS. 8A and 8B includes all the components described in FIGS. 2 to 3. However, a
광전배선부(300)과 광전송수신부(100 내지 200)의 광결합 및 전기결합의 원리는 도 8b에 도시한 바와 같으며, 이는 도 2 내지 도 3에서 설명한 원리와 동일하다. The principle of optical coupling and electrical coupling of the
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.9a and 9b show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 9a는 광전소자(104)가 광전배선부(300)에 구비된 렌즈(307)을 통해 집광된 광원을 광도파로(301)에 공급함으로써 보다 효율이 높은 광결합을 제공하는 실시예이다.FIG. 9A illustrates an embodiment in which the
도 9b는 광전배선부(300)에 렌즈(307) 및 편광기(308)를 더 구비한 실시예이다. 금속 광도파로의 광전송을 이론적으로 설명하는 표면플라즈몬 폴라리톤의 여기를 위해서는 TM모드의 광을 입사시켜야 한다.9B illustrates an embodiment in which the
만약 발광소자(예를 들어, VCSEL)에서 발생된 광이 TM모드를 포함하지 않거나 TE모드 만을 발생시키는 경우에는 편광기(308)를 이용하면, 발광소자에서 발생된 TE모드 광을 TM 모드로 변환하여 광도파로의 표면플라즈몬 폴라리톤 여기에 필요한 TM모드의 광을 입사시킬 수 있다.If the light generated by the light emitting device (for example, VCSEL) does not include the TM mode or generates only the TE mode, the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.10 shows another embodiment of the opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 광전배선부(300)에는 플렉서블(flexible)한 고분자 구조물(304)에 삽입된 광도파로(301), 전기배선(302), 전기배선(302)이 형성된 요부(凹 部)형 미세구조물(303)(이하, '제1 요부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 요부형 미세구조물(305)(이하, '제 2 요부 미세구조물'이라 한다.)로 구성된다. 전기배선(302)의 끝은 제1 요부 미세구조물(303)의 바닥면에서 개방되어 있다. Referring to FIG. 10, an
광전송수신부(100 또는 200)는 기판(101)위에 실장된 광전소자 드라이브(102), 및 광학벤치(103)이 형성되어 있다. 광학벤치(103)에는 광전소자(104), 넓은 요부(105)가 형성되어 있으며, 넓은 요부(105)에는 전기배선(302)이 형성된 철부(凸部)형 미세구조물(106)(이하, '제 1 철부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 철부형 미세구조물(111)(이하, '제 2 철부 미세구조물'이라 한다.)이 형성되어 있다. 전기배선(107)의 끝은 광학벤치의 철부형 미세구조물(106) 상부까지 연장되어 형성되어 있다. 이때, 광전소자(104)는 발광소자 또는 수광소자이며, 광전소자는 넓은 요부(105)의 기울어진 벽면에 위치한다. 이때 기울어진 벽면의 기울기는 0 ~ 90 도 사이의 값을 갖는다.The
전기배선(107, 108, 및 109)은 각각 전기통신용 전기배선(107), 광소자용 전기배선(108) 및 통합전기배선(109)의 3종류가 형성되어 있다.The
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.11A to 11B are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 11a는 광전배선부(300)와 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)가 광전결합된 구성이다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)은 광학벤치의 철부형 미세구조물(106)에 접속되어 광정렬 및 전기접속 이 동시에 완성된다. FIG. 11A illustrates a configuration in which the
도 3b 내지 3f에 도시하고 설명한 바와 같이, 제1 요부형 미세구조물(303)은 제1 철부형 미세구조물(106)에, 제2 요부형 미세구조물(305)은 제2 철부형 미세구조물(111)에 접속된다.As shown in and described with reference to FIGS. 3B to 3F, the first recessed
광전배선부(300)에 형성된 제2 요부형 미세구조물(305)과 광전송신부(100)의 광학벤치(103)에 형성된 제2 철부형 미세구조물(111)이 서로 결합함으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301) 사이의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The second concave-
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 철부형 미세구조물(106)의 상부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 요부형 미세구조물(303)의 하부에 형성된 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the
도 11b를 참조하면, 광전배선부(300)에 형성된 요부형 미세구조물(303)이 광전송신부(100)의 광학벤치(103)의 철부형 미세구조물(106)에 삽입됨으로써, 광전소자(104)의 엑티브영역(110)과 광도파로(301)가 자동적으로 수직방향 및 수평방향으로 광결합된다.Referring to FIG. 11B, the recessed
또한, 광학벤치(103)의 철부형 미세구조물(106)의 윗부분에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 요부형 미세구조물(303)의 바닥면에 형성된 전기배선(302)이 자동으로 접속된다.In addition, the
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.12 shows another embodiment of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 광전배선부(300)에는 플렉서블(flexible)한 고분자 구조물(304)에 삽입된 광도파로(301), 전기배선(302), 전기배선이 형성된 철부(凸部)형 미세구조물(331)(이하, '제 1 철부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 철부 미세구조물(332)(이하, '제 2 철부 미세구조물'이라 한다.)로 구성된다. 전기배선(302)의 끝은 제1 철부형 미세구조물(331)의 상부에서 개방되어 있다. Referring to FIG. 12, an
광전송수신부(100 또는 200)에는 기판(101)위에 실장된 광전소자 드라이브(102), 및 광학벤치(103)가 형성되어 있다. 광학벤치(103)에는 광전소자(104), 전기배선이 형성된 요부(凹部)형 미세구조물(131)(이하, '제 1 요부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 요부형 미세구조물(132)(이하, '제 2 요부 미세구조물'이라 한다.)이 형성되어 있다. 전기배선(107)의 끝은 광학벤치의 요부형 미세구조물(131) 하부까지 연장되어 형성되어 있다. 이때, 광전소자(104)는 발광소자 또는 수광소자이다.The
전기배선(107, 108, 및 109)은 각각 전기통신용 전기배선(107), 광소자용 전기배선(108) 및 통합전기배선(109)의 3종류가 형성되어 있다.The
도 13a 내지 13d는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.13A to 13D illustrate optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 13a를 참조하면, 광전배선부(300)에는 제1 철부형 미세구조물(331)과 제 2 철부형 미세구조물(332)이 구비되어 있고, 그들 사이에 광도파로(301)가 형성되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 13A, the
광학벤치(103)에는 제 2 전기배선(107)이 형성된 제1 요부형 미세구조물(131)과 제2 요부형 미세구조물(132)가 구비되어 있다.The
제1 요부형 미세구조물(331)의 하부에는, 광전배선부(300)의 제1 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선이 삽입될 수 있는 공간(112)과 전기배선(107)이 함께 구비되어 있을 수 있다. In the lower portion of the first recessed
도 13b를 참조하면, 제1 철부형 미세구조물(331)은 제1 요부형 미세구조물(131)에, 제2 철부형 미세구조물(332)은 제2 요부형 미세구조물(132)에 접속된다.Referring to FIG. 13B, the first
광전배선부(300)에 형성된 제2 철부형 미세구조물(332)과 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)에 형성된 제2 요부형 미세구조물(132)이 서로 결합함으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301)의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The second
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 요부형 미세구조물(131)의 하부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 제 1 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the first electrical formed on the upper part of the
이때, 제2 철부형 미세구조물(332)과 제2 요부형 미세구조물(131)은 광전배선부(300)의 광도파로(301)와 광전소자(104) 간의 수직 및 수평 광정렬에 사용된다.In this case, the second
제2 철부형 미세구조물(332)와 제2 요부형 미세구조물(132)의 높이를 조절하 면, 광학벤치(103)에 안착되는 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 높이를 조절할 수 있다. 아울러, 제2 요부형 미세구조물(132)과 제2 철부형 미세구조물(332)의 위치를 조절하면, 광학벤치(103)에 안착되는 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 수평 위치를 조절할 수 있다. When the height of the second
제1 철부형 미세구조물(331) 및 제1 요부형 미세구조물(131)의 결합은 각각 하부와 상부에 형성된 전기배선(302,107)의 전기접속에 이용된다.The combination of the first
제1 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선(302)은 어느 정도의 두께를 갖는다. 따라서 광전배선부(300)와 광학벤치(103)가 결합할 때 광도파로와 광전소자 간의 설계된 높이가 변화될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 요부형 미세구조물(131)에는 제1 철부형 미세구조물(331)의 전기배선(302)이 삽입되는 공간(112)을 구비한다.The
즉, 광전배선부(300)가 광학벤치(103)에 결합될 때 공간(112)에 전기배선(302)을 수용함으로써, 제2 요부형 미세구조물(132)과 제2 철부형 미세구조물(331)의 결합시 구성되는 광도파로와 광전소자 사이의 높이를 일정하게 유지시켜 광결합 효율을 변화시키지 않는다.That is, when the
도 13c는 광전배선부(300)와 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)가 광전결합된 수평 방향의 단면을 구성한 것이다. 도 2에서 설명한 바와 유사하게, 광전배선부(300)의 철부형 미세구조물(331)은 광학벤치의 요부형 미세구조물(131)에 접속되어 광정렬 및 전기접속이 동시에 완성된다. FIG. 13C is a cross-sectional view of the horizontal direction in which the
제1 철부형 미세구조물(331)은 제1 요부형 미세구조물(131)에, 제2 철부형 미세구조물(332)은 제2 요부형 미세구조물(132)에 접속된다.The first
광전배선부(300)에 형성된 제2 철부형 미세구조물(332)과 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)에 형성된 제2 요부형 미세구조물(132)이 서로 슬라이딩하여 결합함으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301)의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The second
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 요부형 미세구조물(131)의 하부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100) 사이의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the
도 13d를 참조하면, 광전배선부(300)에 형성된 철부형 미세구조물(331)이 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)의 요부형 미세구조물(131)에 삽입됨으로써, 광전소자(104)의 엑티브영역(110)과 광도파로(301)가 자동적으로 수직방향 및 수평방향으로 광결합된다.Referring to FIG. 13D, the
또한, 광학벤치(103)의 요부형 미세구조물(106)의 하부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선(302)이 자동으로 접속된다.In addition, the
도 13e를 참조하면, 광전배선부(300)의 철부형 미세구조물(331 내지 332)과 광학벤치(103)의 요부형 미세구조물(131 내지 132)을 피라미드형 구조물로 형성하여 요부 및 철부 미세구조물의 결합에 있어서 수직 방향의 플립-칩 결합 방식을 적용할 수 있다. Referring to FIG. 13E, the concave-
도 14a 내지 14c는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.14A to 14C show another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 14a의 광전버스 모듈의 구성은 도 12내지 13에서 서술한 모든 구성요소를 포함한다. 다만, 광전배선부(300)의 광도파로(301)의 단면에 45도 반사경(309)이 더 구비되어 있다. 이는 광전소자(104)가 수직발광 또는 수직수광하는 VCSEL 또는 PD를 사용하는 경우에 적용할 수 있는 실시 예이다. The configuration of the optoelectronic bus module of FIG. 14A includes all the components described in FIGS. 12 to 13. However, a 45
광전배선부(300)와 광전송수신부(100 내지 200)의 광결합 및 전기결합의 원리는 도 14b 내지 14c에 도시한 바와 같으며, 이는 도 12 내지 도 13에서 설명한 원리와 동일하다. The principle of optical coupling and electrical coupling of the
도 15a 내지 15d는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.15a to 15d show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 15a는 광전소자(104)가 광전배선부(300)에 구비된 렌즈(307)을 통해 집광된 광원을 광도파로(301)에 공급함으로써 보다 효율이 높은 광결합을 제공하는 실시예이다.FIG. 15A illustrates an embodiment in which the
도 15b는 광전배선부(300)에 렌즈(307) 및 편광기(308)를 더 구비한 실시예이다. 금속 광도파로의 광전송을 이론적으로 설명하는 표면플라즈몬 폴라리톤의 여기를 위해서는 TM모드의 광을 입사시켜야 한다.FIG. 15B illustrates an embodiment in which the
만약 발광소자(예를 들어, VCSEL)에서 발생된 광이 TM모드를 포함하지 않거나 TE모드 만을 발생시키는 경우에는 편광기(308)를 이용하면, 발광소자에서 발생된 TE모드 광을 TM 모드로 변환하여 광도파로의 표면플라즈몬 폴라리톤 여기에 필 요한 TM모드의 광을 입사시킬 수 있다.If the light generated by the light emitting device (for example, VCSEL) does not include the TM mode or generates only the TE mode, the
도 15c는 광전소자(104)가 광전배선부(300)에 구비된 45도 반사경(309)에 렌즈(307)을 통해 집광된 광원을 광도파로(301)에 공급함으로써 보다 효율이 높은 광결합을 제공하는 실시예이다.FIG. 15C shows a more efficient optical coupling by supplying a light source focused through a
도 15d는 광전배선부(300)에 구비된 45도 반사경(309)와 렌즈(307)에 편광기(308)를 더 구비한 실시예이다. 금속 광도파로의 광전송을 이론적으로 설명하는 표면플라즈몬 폴라리톤의 여기를 위해서는 TM모드의 광을 입사시켜야 한다.FIG. 15D illustrates an embodiment in which the
만약 발광소자(예를 들어, VCSEL)에서 발생된 광이 TM모드를 포함하지 않거나 TE모드 만을 발생시키는 경우에는 편광기(308)를 이용하면, 발광소자에서 발생된 TE모드 광을 TM 모드로 변환하여 광도파로의 표면플라즈몬 폴라리톤 여기에 필요한 TM모드의 광을 입사시킬 수 있다.If the light generated by the light emitting device (for example, VCSEL) does not include the TM mode or generates only the TE mode, the
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 여러가지 실시예를 보여준다.16 shows various embodiments of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 16를 참조하면, 광전배선부(300)에는 플렉서블(flexible)한 고분자 구조물(304)에 삽입된 광도파로(301), 전기배선(302), 전기배선이 형성된 철부(凸部)형 미세구조물(331)(이하, '제 1 철부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 철부 미세구조물(332)(이하, '제 2 철부 미세구조물'이라 한다.)로 구성된다. 전기배선(302)의 끝은 제 1 철부 미세구조물(331)의 상부에서 개방되어 있다. Referring to FIG. 16, the
광전송수신부(100 또는 200)는 제1 광학벤치(103), 상기 제1 광학벤치(103) 위에 실장된 광전소자 드라이브(102) 및 제2 광학벤치(116)가 형성되어 있고, 전기 배선(107)이 형성된 요부(凹部)형 미세구조물(131)(이하, '제 1 요부 미세구조물'이라 한다.) 및 전기배선이 형성되지 않은 요부형 미세구조물(132)(이하, '제 2 요부 미세구조물'이라 한다.)이 형성되어 있다. 제2 광학벤치(116)에는 광전소자(104)가 형성되어 있다. 전기배선(107)의 끝은 제1 광학벤치의 제1 요부형 미세구조물(131) 하부까지 연장되어 형성되어 있다. 이때, 광전소자(104)는 발광소자 또는 수광소자이다.The
전기배선(107, 108, 및 109)은 각각 전기통신용 전기배선(107), 광소자용 전기배선(108) 및 통합전기배선(109)의 3종류가 형성되어 있다.The
도 17a 내지 17b는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.17A to 17B are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 17a는 광전배선부(300)와 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)가 광전결합된 수평 방향의 단면을 구성한 것이다. 광전배선부(300)의 제1 철부형 미세구조물(331)은 광학벤치의 제1 요부형 미세구조물(131)에 접속되어 광정렬 및 전기접속이 동시에 완성된다. FIG. 17A illustrates a cross section in a horizontal direction in which the
제1 철부형 미세구조물(331)은 제1 요부형 미세구조물(131)에, 제2 철부형 미세구조물(332)은 제2 요부형 미세구조물(132)에 접속된다.The first
이에 더하여, 광전소자(104)가 실장된 광학벤치(116)은 제3 요부형 미세구조물(115)에 삽입된다.In addition, the
광전배선부(300)에 형성된 제2 철부형 미세구조물(332)과 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)에 형성된 제2 요부형 미세구조물(132)이 서로 슬라이딩 하여 결합함으로써, 광전소자(104)와 광도파로(301)의 자동적인 수직 및 수평 방향의 광정렬이 완성된다. The second
이에 더하여, 광학벤치(103)에 형성된 일부 요부형 미세구조물(131)의 하부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 일부 철부형 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선(302)이 자동적으로 전기접속됨으로써, 광전배선부(300)와 광전송신부(100)의 광결합 뿐만 아니라 전기접속도 동시에 완성된다. In addition, the
도 17b를 참조하면, 광전배선부(300)에 형성된 철부형 미세구조물(331)이 광전송수신부(100 또는 200)의 광학벤치(103)의 요부형 미세구조물(131)에 삽입됨으로써, 광전소자(104)의 엑티브영역(110)과 광도파로(301)가 자동적으로 수직방향 및 수평방향으로 광결합된다.Referring to FIG. 17B, the
또한, 광학벤치(103)의 요부형 미세구조물(106)의 하부에 형성된 전기배선(107)과 광전배선부(300)의 철부 미세구조물(331)의 상부에 형성된 전기배선(302)이 자동으로 접속된다.In addition, the
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광도파로부에 사용된 광도파로의 구성 및 광전송 원리를 설명하기 위한 도면이다.18A to 18C are views for explaining the configuration and optical transmission principle of the optical waveguide used in the optical waveguide portion of the optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 18a와 같이, 광도파로(4)는 유전체(3)에 내장된 두께가 얇고 폭이 수십 미크론인 금속 선을 이용하여 입사광을 수 센티미터 길이까지 전송할 수 있는 특성을 갖다. 이와 같이 금속 선을 이용한 광도파로를 금속 선 광도파로라고 한다.As shown in FIG. 18A, the
본 발명에 있어서, 광도파로부의 광도파로는 금속 선 광도파로일 수 있고, 플렉서블(flexible)할 수 있다. 금속 선 광도파로의 광전송은 장거리 표면플라즈몬 폴라리톤(LR-SPP)이론으로 이를 설명할 수 있다.In the present invention, the optical waveguide of the optical waveguide portion may be a metal line optical waveguide, and may be flexible. The optical transmission of metal line optical waveguides can be explained by the long-range surface plasmon polaritone (LR-SPP) theory.
금속 선 광도파로의 광도파 원리를 간단히 설명하면, 광신호가 금속 선에 있는 자유전자의 분극과 이들 분극의 상호적인 커플링을 통해 전달된다.Briefly describing the optical waveguide principle of a metal line optical waveguide, an optical signal is transmitted through polarization of free electrons in the metal line and mutual coupling of these polarizations.
이러한 자유 전자의 연속적인 커플링을 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polariton)이라 하며, 이를 이용한 장거리 광전송을 이론적으로 장주기 표면 플라즈몬 폴라리톤(long-range surface plasmon polariton)이라 한다.Such continuous coupling of free electrons is called surface plasmon polariton, and long-distance light transmission using this is theoretically called long-range surface plasmon polariton.
표면 플라즈몬(Surface Plasmon; SP)은 유전 상수의 실수항이 서로 반대부호를 가지는 경계면을 따라 구속되어 진행하는 전하밀도의 진동파로서, 표면 전하 밀도 진동은 종방향 표면 구속파를 형성한다.Surface Plasmon (SP) is an oscillation wave of charge density that travels along a boundary where the real terms of the dielectric constants are opposite to each other, and the surface charge density oscillation forms a longitudinal surface constraint wave.
종방향 표면 구속파는 입사파의 전기장 성분이 경계면에 수직한 성분으로 TM모드 (Transverse Magnetic Mode)만이 장거리 표면플라즈몬 폴라리톤을 여기(excitation) 및 도파(導波)시킬 수 있다.The longitudinal surface restraint wave is a component in which the electric field component of the incident wave is perpendicular to the interface, and only TM mode (Transverse Magnetic Mode) can excite and wave the long-distance surface plasmon polaritone.
이러한 금속 선 광도파로는 미세 사이즈 예를 들면, 두께 5 내지 200 ㎚정도와 폭 2 내지 100 ㎛ 정도 사이즈의 금속선을 가지고 광신호를 충분히 전달할 수 있다.Such a metal line optical waveguide can sufficiently transmit an optical signal with a metal wire having a fine size, for example, a thickness of about 5 to 200 nm and a width of about 2 to 100 μm.
도 18b는 자유 전자의 분극이 적절하게 형성되어 광신호가 원활하게 전송되는 상태를 보여주고 있으며, 도 13c는 자유 전자의 분극이 부적절하게 형성되어 광신호 전송이 원활하지 못한 상태를 보여준다.FIG. 18B illustrates a state in which the polarization of the free electrons is properly formed, and thus the optical signal is smoothly transmitted. FIG. 13C illustrates a state in which the optical signal is not smoothly transmitted because the polarization of the free electrons is inappropriately formed.
즉, 자유 전자의 분극을 통해 x축 방향의 TM 모드(Ex)가 비대칭(antisymmetry) 상태일 때, 광전송이 원활하게 일어나다.That is, light transmission occurs smoothly when the TM mode Ex in the x-axis direction is asymmetrical through polarization of free electrons.
오른쪽 부분에 전송된 광신호의 인텐서티(intensity)가 개략적으로 표현되어 있는데, 도 13c에 비해 도 13b에서 광신호가 원활하게 전송되고 있음을 확인할 수 있다.Intensity of the optical signal transmitted to the right part is schematically represented. It can be seen that the optical signal is smoothly transmitted in FIG. 13B compared to FIG. 13C.
한편, 금속선(metal) 상부 및 금속선 하부의 유전체(dielectric)의 유전율들(ε1 ,ε3)은 서로 다를 수 있으나 동일할 수도 있으며, 이러한 원리를 이용하여 동일한 유전체로 금속선을 둘러싸는 형태로 금속 선 광도파로를 형성할 수 있다.Meanwhile, the dielectric constants ε1 and ε3 of the dielectric above the metal wire and the metal wire below the metal wire may be different from each other, but may also be the same. By using this principle, the metal wire light may be surrounded by the same dielectric. A waveguide can be formed.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 수동정렬된 광전배선 모듈 및 그 광전배선 모듈을 이용하여 광전 동시 통신을 제공하는 통신 시스템을 보여주는 그림이다. 19 is a diagram illustrating a communication system for providing photoelectric simultaneous communication using a photoaligned module and a photoaligned module according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 제 1 메인보드(500)의 제 1 반도체칩(501)에 의해 구성된 통합전기신호(광전신호 및 전기통신신호로 구성됨)는 전기커넥터(502)을 통해 광전버스 모듈의 광전송신부(100)의 통합전기배선(109)로 전달된다. 통합전기배선(109)의 통합전기신호 중 광전신호는 광전소자 드라이브(102)로 따로 분리되어 전달되고 광소자용 전기배선(108)을 통해 광전소자로 전달되어 광신호를 발생시킨다. 발생된 광신호는 광전배선부(300)의 도파로(301)를 통해 광전수신부(200)으로 전달된다. 이에 더하여, 통합전기배선(109)의 통합전기신호 중 전기통신신호는 제 2 전기배선으로 따로 분리되어 연결되고, 광전배선부(300)의 제 1 전기배선(302)를 통해 광전수신부(200)으로 전달된다. Referring to FIG. 19, an integrated electrical signal (consisting of a photoelectric signal and a telecommunication signal) configured by the
도 20 및 도 21은 본 발명에 따른 광전배선부의 제작방법의 일 예를 도시한 도면이다. 즉, 도 20은 요부형 미세구조물을 포함하는 광전배선부의 제작방법을 도 시하며, 도 21은 철부형 미세구조물을 포함하는 광전배선부의 제작방법을 도시하고 있다.20 and 21 are views illustrating an example of a manufacturing method of the photoelectric wiring unit according to the present invention. That is, FIG. 20 illustrates a method of fabricating an optoelectronic wiring portion including a recessed microstructure, and FIG. 21 illustrates a method of fabricating an optoelectronic wiring portion including an iron microstructure.
도 20을 참조하면, 자외선(UV) 경화성 고분자 재료를 기판(substrate)에 도포하고 자외선 빛으로 경화하여 하부 클래드를 형성하고, 하부 클래드의 상부에 광도파로 및 전기배선을 형성한다.Referring to FIG. 20, an ultraviolet (UV) curable polymer material is applied to a substrate and cured with ultraviolet light to form a lower clad, and an optical waveguide and an electrical wiring are formed on the lower clad.
하부 클래드 위에 자외선 경화성 고분자 재료를 도포하여 상부 클래드를 형성하고, 철부형 미세구조물이 형성된 자외선 투과성 몰드를 상부 클래드에 압착하고 자외선으로 경화한다. 다음으로 몰드를 상부 클래드로부터 이격하여 최종적인 전극이 형성된 요부형 미세구조물을 갖는 광전배선부를 얻는다.An ultraviolet curable polymer material is applied on the lower clad to form the upper clad, and the ultraviolet-transmissive mold having the iron-shaped microstructure is pressed onto the upper clad and cured with ultraviolet rays. Next, the mold is spaced apart from the upper clad to obtain a photoelectric wiring portion having a recessed microstructure in which a final electrode is formed.
도 21을 참조하면, 자외선 경화성 고분자 재료를 기판에 도포하고 자외선으로 경화하여 하부 클래드를 형성하고, 하부 클래드의 상부에 광도파로를 형성한다.Referring to FIG. 21, an ultraviolet curable polymer material is coated on a substrate and cured with ultraviolet rays to form a lower clad, and an optical waveguide is formed on the lower clad.
하부 클래드 위에 자외선 경화성 고분자 재료를 도포하여 상부 클래드를 형성하고, 요부형 미세구조물이 형성된 자외선 투과성 몰드를 상부 클래드에 압착하고 자외선으로 경화한다. 그리고 몰드를 상부 클래드로부터 이격한 후 상부 클래드에 전기배선을 형성한다.An ultraviolet curable polymer material is applied over the lower clad to form the upper clad, and the ultraviolet-transmissive mold having the recessed microstructure is pressed onto the upper clad and cured with ultraviolet light. Then, the mold is spaced apart from the upper clad to form electrical wiring in the upper clad.
상기와 같이 본 발명에 의한 광전버스 모듈은 보드-보드 간의 광/전기 동시 통신을 제공한다. 또한 보드-칩 간 또는 칩-칩 간의 광/전기 동시 통신에 사용된다.As described above, the optical bus module according to the present invention provides optical / electrical simultaneous communication between boards. It is also used for optical / electrical simultaneous communication between board-chip or chip-chip.
이처럼 본 발명에 의한 광전 인터페이스 모듈은 광전소자와 광도파로 간의 광결합에 필요한 부가적인 광부품을 사용하지 않고 광전 인터페이스 모듈 자체에 광소자를 직접 구비함으로써, 반도체 칩 간의 광 통신을 효율적으로 수행할 수 있는 플러그어블 모듈을 제공한다.As described above, the photoelectric interface module according to the present invention can provide optical communication between semiconductor chips efficiently by directly providing an optical element in the photoelectric interface module itself without using an additional optical component necessary for optical coupling between the photoelectric element and the optical waveguide. Provides a pluggable module.
아울러, 본 발명은 광전 인터페이스 모듈 상에 구비된 전기배선을 이용하여 반도체 소자 간의 광통신 뿐만 아니라 전기통신도 동시에 완성되는 광전 인터페이스 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a photoelectric interface method in which not only optical communication between semiconductor devices but also electrical communication are simultaneously completed using electrical wiring provided on the photoelectric interface module.
더 나아가 본 발명에 따른 광전 인터페이스 모듈은 광도파로를 장주기 표면 플라즈몬 폴라리톤(long-range surface plasmon polariton)을 이용한 금속 선 광도파로를 이용함으로써, 기존의 수백 미크론 두께를 갖는 코어-클래드 기반의 광도파로 구조에 비하여 광도파로 전체의 두께를 수십 미크론 이하로 제작할 수 있고, 그에 따라 광전 인터페이스 모듈의 두께 집적도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.Furthermore, the optical interface module according to the present invention uses a metal line optical waveguide using a long-period long-range surface plasmon polariton, thereby providing a core-clad based optical waveguide having a thickness of several hundred microns. Compared to the structure, the entire thickness of the optical waveguide can be manufactured to several tens of microns or less, thereby dramatically increasing the thickness integration of the photoelectric interface module.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of an optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2c는 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광전송신부를 보다 자세하게 보여주는 도면이다.2A to 2C are views illustrating in detail the optical transmission and reception unit of the optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.3A to 3E are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.4a and 4b show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 5는 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.5 shows another embodiment of an opto-bus module according to one embodiment of the invention.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.6a to 6d show another embodiment of the opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.7 shows another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.8A and 8B show another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.9a and 9b show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.10 shows another embodiment of the opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.11A to 11B are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.12 shows another embodiment of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 13a 내지 13d는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.13A to 13D illustrate optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 14a 내지 14c는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 다른 실시예를 보여준다.14A to 14C show another embodiment of an opto-bus module according to an embodiment of the present invention.
도 15a 내지 15d는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 효율을 증가시키기 위한 다른 실시예를 보여준다.15a to 15d show another embodiment for increasing the optical coupling efficiency of the photoelectric bus module according to another embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광전버스 모듈의 여러가지 실시예를 보여준다.16 shows various embodiments of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 17a 내지 17b는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광결합 및 전기결합을 보여주는 도면이다.17A to 17B are views illustrating optical coupling and electrical coupling of an optical bus module according to another embodiment of the present invention.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 의한 광전버스 모듈의 광도파로부에 사용된 광도파로의 구성 및 광전송 원리를 설명하기 위한 도면이다.18A to 18C are views for explaining the configuration and optical transmission principle of the optical waveguide used in the optical waveguide portion of the optical bus module according to an embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 수동정렬된 광전배선 모듈 및 그 광전배선 모듈을 이용하여 광전 동시 통신을 제공하는 통신 시스템을 보여주는 그림이다. 19 is a diagram illustrating a communication system for providing photoelectric simultaneous communication using a photoaligned module and a photoaligned module according to an embodiment of the present invention.
도 20 및 도 21은 본 발명에 따른 광전배선부의 제작방법의 일 예를 도시한 도면이다.20 and 21 are views illustrating an example of a manufacturing method of the photoelectric wiring unit according to the present invention.
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- 2008-03-13 KR KR1020080023177A patent/KR20080084660A/en not_active Application Discontinuation
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